Aterrar o eixo do motor melhora a confiabilidade dos motores alimentados por inversor

Os engenheiros de manutenção nos topos de edifícios comerciais ou plantas industriais relubrificam regularmente os motores e verificam outros sinais de fadiga, e sem ferramentas de manutenção preventiva ou software de controle preditivo avançado para fornecer alertas, os engenheiros podem parar e pensar: “O que são esses motores que estão piorando?"Está ficando mais alto ou é apenas minha imaginação?”Os sensores internos (audição) e palpites (alarmes preditivos) do motor do engenheiro experiente podem estar corretos; com o tempo, os rolamentos ficam no meio da consciência de ninguém.Desgaste prematuro na caixa, mas por quê?Esteja ciente desta “nova” causa de falha em rolamentos e saiba como evitá-la eliminando tensões de modo comum.

Por que os motores falham?

Embora existam muitas causas diferentes para a falha do motor, a causa número um, uma e outra vez, é a falha do rolamento.Os motores industriais frequentemente enfrentam uma variedade de fatores ambientais que podem afetar adversamente a vida útil do motor.Embora a contaminação, a umidade, o calor ou a carga incorreta possam certamente causar falha prematura do rolamento, outro fenômeno que pode causar falha do rolamento é a tensão de modo comum.

Tensão de modo comum

A maioria dos motores em uso atualmente funciona com tensão de linha cruzada, o que significa que eles são conectados diretamente à energia trifásica que entra na instalação (através de uma partida de motor).Os motores acionados por inversores de frequência variável tornaram-se mais comuns à medida que as aplicações se tornaram mais complexas nas últimas décadas.O benefício de usar um inversor de frequência variável para acionar um motor é fornecer controle de velocidade em aplicações como ventiladores, bombas e transportadores, bem como operar cargas com eficiência ideal para economizar energia.

Uma desvantagem dos inversores de frequência variável, entretanto, é o potencial para tensões de modo comum, que podem ser causadas por um desequilíbrio entre as tensões de entrada trifásicas do inversor.A comutação de alta velocidade de um inversor modulado por largura de pulso (PWM) pode causar problemas para os enrolamentos e rolamentos do motor, os enrolamentos estão bem protegidos com um sistema de isolamento anti-pico do inversor, mas quando o rotor vê picos de tensão se acumulando, a corrente busca Caminho para menor resistência ao solo: através de rolamentos.

Os rolamentos do motor são lubrificados com graxa e o óleo da graxa forma uma película que atua como dielétrico.Com o tempo, esse dielétrico quebra, o nível de tensão no eixo aumenta, o desequilíbrio de corrente busca o caminho de menor resistência através do rolamento, o que causa o arco do rolamento, comumente conhecido como EDM (Electrical Discharge Machining).Com o tempo, ocorre esse arco constante, as áreas superficiais nas pistas do rolamento tornam-se quebradiças e pequenos pedaços de metal dentro do rolamento podem quebrar.Em última análise, este material danificado viaja entre as esferas do rolamento e as pistas do rolamento, criando um efeito abrasivo que pode causar gelo ou ranhuras (e potencialmente aumentar o ruído ambiente, a vibração e a temperatura do motor).À medida que a situação piora, alguns motores podem continuar a funcionar e, dependendo da gravidade do problema, eventuais danos nos rolamentos do motor podem ser inevitáveis ​​porque o dano já foi feito.

baseado na prevenção

Como desviar a corrente do rolamento?A solução mais comum é adicionar um aterramento do eixo a uma extremidade do eixo do motor, especialmente em aplicações onde as tensões de modo comum podem ser mais predominantes.O aterramento do eixo é basicamente uma forma de conectar o rotor giratório de um motor ao aterramento através da carcaça do motor.Adicionar um aterramento do eixo ao motor (ou comprar um motor pré-instalado) antes da instalação pode ser um preço pequeno em comparação com os custos de manutenção associados à substituição do rolamento, sem mencionar o alto custo do tempo de inatividade da instalação.

Vários tipos de arranjos de aterramento de eixo são comuns na indústria atualmente.A montagem de escovas de carbono em suportes ainda é popular.Elas são semelhantes às típicas escovas de carvão DC, que basicamente fornecem uma conexão elétrica entre as partes rotativas e estacionárias do circuito do motor..Um tipo relativamente novo de dispositivo no mercado é o dispositivo de anel de escova de fibra. Esses dispositivos funcionam de maneira semelhante às escovas de carvão, colocando vários fios de fibras condutoras em um anel ao redor do eixo.A parte externa do anel permanece estacionária e geralmente é montada na placa final do motor, enquanto as escovas ficam na superfície do eixo do motor, desviando a corrente através das escovas e aterrando com segurança.Porém, para motores maiores (acima de 100 CV), independente do dispositivo de aterramento do eixo utilizado, geralmente é recomendado instalar um mancal isolado na outra extremidade do motor onde está instalado o dispositivo de aterramento do eixo para garantir que todas as tensões no rotor sejam descarregado através do dispositivo de aterramento.

para concluir

Os inversores de frequência podem economizar energia em muitas aplicações, mas sem o aterramento adequado, podem causar falha prematura do motor.Há três coisas a serem consideradas ao tentar reduzir tensões de modo comum em aplicações de inversores de frequência: 1) Certifique-se de que o motor (e o sistema do motor) esteja devidamente aterrado.2) Determine o equilíbrio adequado da frequência portadora, o que minimizará os níveis de ruído e o desequilíbrio de tensão.3) Caso o aterramento do eixo seja considerado necessário, selecione o aterramento mais adequado para a aplicação.